Мъжкият пустинен тетрев може да не е много за гледане, но коремните му пера му дават уникалната способност да абсорбира и пренася вода. Изследователите за първи път са изследвали внимателно структурата на перата, за да видят как те абсорбират вода и дали процесът може да бъде адаптиран за човешка употреба.
Когато мислите за пера, вероятно се сещате за способността им да отблъскват водата. Коремните пера на мъжкия пустинен тетрев не са такива. Той може да посети водопой, да попие вода в перата си, да прелети повече от 12 мили (20 км) през пустинята и все още да има достатъчно вода, за да нахрани гнездо, пълно с крякащи пиленца. Това е невероятно постижение, като вземете предвид, че той може да задържи около 15% от телесното си тегло във вода, докато лети със скорост от около 40 mph (64 kmph).
Способностите на пясъчника да пренася вода са забелязани за първи път през 1896 г. от Едмънд Мийд-Уолдо, орнитолог и природозащитник, докато отглежда птиците в плен. За съжаление, когато той докладва откритията си на други, никой не му повярва. Едва през 1967 г., когато Том Кейд и Гордън Маклийн докладват в дневника за наблюденията си на тетрев в водопои Кондорътче научният свят забеляза.
Сега изследователи от университета Джон Хопкинс и Масачузетския технологичен институт са използвали модерни микроскопи с висока разделителна способност и 3D технология, за да получат невиждан досега поглед върху това, което дава на тези пера способността им да задържат вода. Те са използвали коремни пера от мъжки възрастен пясъчен тетерев Namaqua, често срещан в Намибия, Ботсвана и Южна Африка.
Използвайки сканиращ електронен микроскоп, микрокомпютърна томография, светлинна микроскопия и 3D видеозаснемане, изследователите успяха да разгледат дръжките на коремните пера, които са малка част от ширината на човешки косъм, и още по-малките барбули. Тези малки куки осигуряват механична структура и аеродинамична цялост.
Сканираща електронна микроснимка на вътрешната зона на сухо перо на корема на пясъчен тетерев Namaqua, показваща ствола на шипа, спиралните намотки на бодлите в съседство с ствола на щифта и правото, влакнесто разширение на бодлите отвъд спиралните намотки
Университет Джон Хопкинс
След това те се заеха с деликатната задача да потопят сухите пера във и извън водата и под голямо увеличение наблюдаваха как структурите на перата абсорбират течността.
„Когато вършите такъв тип работа, дори не можете да дишате или в противен случай ще го издухате“, каза Йохен Мюлер, съавтор на изследването.
Обикновено птичите пера имат централен ствол с по-малки бодлички, излизащи от него и още по-малки бодлички, излизащи от тях. Но при сухите пера от пясъчника, вътрешната зона на перата има щифтове, които са спирално навити в основата си, които след това се изправят. Във външната зона барбулите са прави и много по-дълги, разположени на ресни.
Изследователите открили, че в мокрите пера барбулите във вътрешната зона са малки и гъвкави, така че повърхностното напрежение е достатъчно, за да огъне правите части в структури с форма на разкъсване, които задържат вода. Барбулите и бодлите на външната зона се извиваха около структурите на вътрешната зона, помагайки за задържането на водата на място. При изсъхване структурите се връщат в първоначалната си форма.
„Супер завладяващо е да видим как природата е успяла да създаде структури, толкова съвършено ефективни, че да приемат и задържат вода“, каза Мюлер. „От инженерна гледна точка смятаме, че откритията могат да доведат до нови био-вдъхновени творения.“
Докато преди се смяташе, че повърхностното напрежение позволява на перата да задържат вода, това изследване показва, че гъвкавостта на различните части на перата е ключова.
Резултатите от проучването могат да доведат до полезни приложения за хора, казват изследователите. Например в пустинни райони като пустинята Атакама в Чили, където водата е оскъдна, но редовно се появяват мъгла и роса, адаптация на структурата на перата може да бъде включена в мрежи за събиране на вода.
„Можете да си представите, че това може да е начин за подобряване на тези системи“, каза Лорна Гибсън, съавтор на изследването. „Материал с този вид структура може да бъде по-ефективен при събирането на мъгла и задържането на водата.“
Друга потенциална употреба би била в дизайна на бутилка за вода, която съдържа много течност, но разчита на структурата на перата, за да предпази водата от движение, когато някой, да речем, бяга.
„Това ни развълнува, да видим това ниво на детайлност“, каза Мюлер. „Това е, което трябва да разберем, за да използваме тези принципи за създаване на нови материали.“
Изследователите възнамеряват да отпечатат 3D подобни структури, преследвайки търговски приложения за тяхното откритие.
Проучването е публикувано в Journal of the Royal Society Interfaceа видеоклипът по-долу, създаден от университета Джон Хопкинс, показва как учените са провели изследването си и включва някои от изображенията, които са събрали.
Как една африканска птица може да вдъхнови една по-добра бутилка вода
източници: Университет Джон Хопкинс, MIT
Публикациите се превеждат автоматично с google translate
